Física 2-Químicos Primer Cuatrimestre 2011 Práctica #1 Electroestática- Cuba Electrolítica Objetivo Determinar el mapa de líneas o superficies equipotenciales para distintas configuraciones de electrodos conectados a una fuente de baja tensión e inmersos en un medio líquido poco conductor. Introducción El campo eléctrico en un dado punto del espacio está relacionado con la fuerza eléctrica que se ejerce sobre una carga testigo q colocada en ese punto. Si en el punto de coordenadas (x,y) existe un campo eléctrico E(x,y), sobre la carga testigo q, colocada en ese punto se ejerce una fuerza F(x,y). Según la definición de campo eléctrico tenemos: F(x,y) = q E(x,y) (1) Como la fuerza F es un vector y la q un escalar, resulta claro que E es también un vector. Por su parte el potencial eléctrico, V, está relacionado con el trabajo (W) que debemos realizar para llevar una carga de un punto a otro, más precisamente el cambio en el potencial entre dos puntos 1 y 2 será: V(1,2) = W(1,2)/q. Aquí W(1,2) es el trabajo que tenemos que realizar para llevar la carga q del punto 1 al punto 2. Como el trabajo es una magnitud escalar, el potencial también lo es. Más específicamente la variación de potencial entre dos puntos próximos es: dV dW 1 F ( x , y ). dl E . dl q q (2) Por lo tanto, las componentes del campo eléctrico pueden expresarse en función del potencial eléctrico: Ex dV dx , Ey dV dy y Ez dV dz (3) o, más generalmente: dV E (4) dl max donde esta expresión significa que el módulo de E es igual a la derivada del potencial eléctrico con respecto al desplazamiento, en la dirección en que esta derivada es máxima. Más aún, esta dirección es la dirección del campo E. Esto se escribe más formalmente: E .V (5) Análisis semi-cuantitativo Equipamiento básico recomendado: Una bandeja de vidrio o acrílico transparente, de aproximadamente 30 cm x 20 cm x 4 cm. Una fuente de tensión continua de 5 V. Un voltímetro. Placas metálicas (cobre, bronce, aluminio) para usar como electrodos. Utilizando el dispositivo experimental similar al ilustrado en la Fig. 1: Figura 1 La bandeja de material aislante contiene agua. Las líneas gruesas continuas representan los electrodos metálicos. En el punto de coordenadas (x,y), se mide el valor del potencial eléctrico V(x,y). -Determine las líneas equipotenciales en la zona entre los electrodos. -Para la misma configuración anterior, coloque un conductor entre los electrodos y determine las líneas equipotenciales (Fig. 2). En particular estudie las líneas equipotenciales alrededor del conductor. ¿Cómo deberían ser las líneas equipotenciales dentro del mismo? -Repetir las mediciones anteriores con reemplazando el conductor por un aislante. Figura 2 La bandeja contiene una muestra de un conductor o un aislador entre los electrodos Bibliografía E. M. Purcell, Berkeley physics course, vol. 2, Electricidad y Magnetismo (Reverté, Barcelona, 1969). F. Sears, M. Zemansky, H. Young y R. Freedman, Física universitaria, vol. II (AddisonWesley Longman, México, 1990). http://www.fisicarecreativa.com/guias/campos.pdf